(57)【要約】  圧力センサ（３００）は、少なくとも１つの高圧接触部（３２４）を有するベース（３０２）と、ベース（３０２）を覆って配置され、ベース（３０６）とは反対側の外部上面とベース（３０２）に面する内面を有するダイアフラム（３０６）とを含む。内部表面は、内部を囲む隆起した周囲、内部の隆起した中央ボス（３１９）、および隆起した周囲に隣接してそこから内部に向かって延びる隆起したボスアーム（３２８）を含む。隆起ボスアーム（３２５）および隆起中央ボス（３１９）の少なくとも一方は、過圧現象の間にベース（３０２）の高圧接触部（３２４）と整列して接触する。
2019526803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの高圧接触部を有するベースと、
ベースの上に配置され、ベースと反対側を向く外側上面と、ベースを向く内側表面とを有し、内側表面は、内部を取り囲む隆起外周と、内部の隆起中央ボスと、隣接する隆起ボスアームとを含む。隆起した外周から内部に向かって延びる、ダイアフラムと、を含み、
隆起ボスアームおよび隆起中央ボスのうちの少なくとも一方は、過圧現象の間にベースの高圧接触部と整列して接触する、圧力センサ。
【請求項２】
前記ダイアフラムに結合され、前記ダイアフラムの変化に基づいて出力を提供する検知素子をさらに備える、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記隆起ボスアームは、他の隆起特徴から分離されている内部の端部を有する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記隆起ボスアームは、前記隆起ボスアームの第１の端部で周囲と隣接し、前記隆起ボスアームの第２の端部で他の隆起特徴と隣接する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記隆起特徴が、ボスアームの前記第２の端部が前記周囲の第２の部分と連続していることを特徴とする、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記ボスアームが、前記ボスアームの前記第１の端部と前記第２の端部との間に少なくとも１つの巻きを含む、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
ボスアームの前記第２の端部が隣接している前記隆起特徴は、前記隆起中央ボスである、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記ボスアームが、前記第１の端部と前記第２の端部との間に少なくとも１つの回転を含む、請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
ボスアームの前記第２の端部が隣接している前記隆起特徴は、前記隆起した外周の第２の部分に隣接してそこから延在する第２のボスアームである、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
ベースと、
前記ベースに取り付けられた隆起周縁部と、隆起周縁部の内部にある隆起中央ボスと、隆起中央ボスと隆起周縁との間の少なくとも１つの凹部と、隆起中央ボスに隣接してそこから延びる少なくとも１つの隆起ボスアームとを有するダイアフラムと、を含むセンサ。
【請求項１１】
前記隆起ボスアームが、前記隆起中央ボスから前記隆起周縁部まで延びる、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記隆起中央ボスと前記隆起周縁部との間に、前記隆起ボスアームが少なくとも１つのターンを含む、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記ベースが過圧接触点をさらに含み、前記隆起中央ボスおよび前記隆起ボスアームのうちの少なくとも１つが、過圧現象の間に過圧接触点に接触する、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記ダイアフラムの外面に結合された少なくとも１つの検知素子をさらに備える、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１５】
ベースと、
ダイアフラムであって、ベースに取り付けられ、第１の内部コーナーを画定する第１の凹部と、第２の内部コーナーを画定する第２の凹部とを有し、第２の内部コーナーから隆起ボスによって分離された第１の内部コーナーは第１の内部コーナーと第２の内部コーナーとの距離に等しい幅を有する、ダイアフラムと、
を含む圧力センタ。
【請求項１６】
前記第１の内部コーナーが、前記ダイアフラムの隆起周縁部の第１の部分と前記隆起ボスとによって画定され、前記第２の内部コーナーが前記隆起周縁部の第２部分と前記隆起ボスによって画定される、請求項１５に記載の圧力センサ。
【請求項１７】
前記隆起ボスが、前記第１の内部コーナーおよび第２の内部コーナーから他の隆起特徴から分離された端部まで延びる、請求項１５に記載の圧力センサ。
【請求項１８】
前記隆起ボスは、前記隆起周縁部とは異なる高さにある、請求項１６に記載の圧力センサ。
【請求項１９】
前記隆起ボスが、前記第１の内部コーナーおよび第２の内部コーナーから中央隆起ボスまで延びる、請求項１５に記載の圧力センサ。
【請求項２０】
前記隆起ボスは、前記中央隆起ボスとは異なる高さにある、請求項１９に記載の圧力センサ。
【請求項２１】
前記隆起ボスが少なくとも１つのターンを含む、請求項１９に記載の圧力センサ。
【請求項２２】
前記隆起ボスが、前記第１の内部コーナーおよび第２の内部コーナーから第２の隆起ボスまで延びる、請求項１５に記載の圧力センサ。
【請求項２３】
前記隆起ボスは、前記第２の隆起ボスとは異なる高さにある、請求項２２に記載の圧力センサ。
【請求項２４】
前記ベースが、異なる高さの接触領域を含む、請求項１５に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は圧力センサに関する。特に、本開示は、過圧保護を備えた圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの圧力センサでは、ダイアフラムの頂部に加えられる圧力に応答して可撓性ダイアフラムがベースに対して動く。加えられた圧力に応答して反復可能な単調運動を提供するダイアフラムが好ましい。結果として、結晶シリコンから作られたもののような結晶ダイアフラムは、加えられた圧力に応答して単調な動きを提供しそして一般にヒステリシス効果がないので広く採用されてきた。残念なことに、そのような結晶構造を有するセンサは、過圧性能が限られており、センサダイアフラムに過度の圧力がかかると、結晶構造の最大破壊強度を超える大きな引張応力が生じる可能性がある。このようなセンサの故障は壊滅的になる傾向があり、その結果完全に粉砕された構造になります。
【０００３】
上記の説明は、一般的な背景情報のために提供されているに過ぎず、特許請求された主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものではない。特許請求される主題は、背景に記載されているいくつかのまたはすべての不利点を解決する実装に限定されない。
【発明の概要】
【０００４】
圧力センサは、少なくとも１つの高圧接触部を有するベースと、ベース上に配置され、ベースとは反対側を向く外部上面と、ベースに面する内側表面とを有するダイアフラムとを含む。内面は、内部を取り囲む隆起した周囲、内部の隆起した中央ボス、および隆起した周囲に隣接してそこから内部に向かって延びる隆起したボスアームを含む。隆起ボスアームおよび隆起中央ボスの少なくとも一方は、過圧現象の間にベースの高圧接触部と整列して接触する。
【０００５】
さらなる実施形態では、センサは、ベースと、ベースに取り付けられた隆起外周部を有するダイアフラムとを含む。ダイアフラムはまた、隆起外周部の内部に隆起中央ボスと、隆起中央ボスと隆起周縁部との間の少なくとも１つの凹部と、隆起中央ボスと隣接してそこから延びる少なくとも１つの隆起ボスアームとを含む。
【０００６】
またさらなる実施形態では、圧力センサは、ベースと、ベースに取り付けられたダイアフラムとを含む。ダイアフラムは、第１の内部コーナーを画定する第１の凹部と、第２の内部コーナーを画定する第２の凹部とを含む。第１の内部隅部と第２の内部隅部との間の距離に等しい幅を有する隆起ボスによって第１の内部隅部と第２の内部隅部とが分離されている。
【０００７】
この概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の選択を単純化された形で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることも意図するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】圧力センサの一実施形態の底面斜視図である。
【図２】図１の圧力センサの上面斜視図である。
【図３】一実施形態による圧力センサの側断面図である。
【図４】第２実施形態に係る圧力センサの側断面図である。
【図５】第１実施形態に係るダイアフラムの底面図である。
【図６】第２実施形態に係るダイアフラムの底面図である。
【図７】第３の実施形態によるダイアフラムの底面図である。
【図８】第４実施形態に係るダイアフラムの底面図である。
【図９】第５実施形態に係るダイアフラムの底面図である。
【図１０】実施形態を利用することができる工業用プロセス制御システムの一部の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は底部斜視図を提供する。図２は、一実施形態による圧力センサ１００の上面斜視図を提供する。図１において、圧力センサ１００は、中央に配置され、圧力センサ１００の周囲にチャンバを画定するハウジングに接続することができる台座または支持体１０４を有するベース１０２を含む。ダイアフラム１０６は、ベース１０２の上方に配置され、接着層１０８によってベース１０２に取り付けられている。ダイアフラム１０６の上面１１０に沿って、検知素子１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４および１２６などの１つまたは複数の検知素子が、ダイアフラム１０６の撓みおよび／またはダイアフラム１０６の変化を検知するように配置される。それは、上面１１０と、上面１１０の周りの閉じた周囲１３８に沿って上面１１０から延びる側面１３０、１３２、１３４、および１３６とに加えられる圧力に応答して撓む。したがって、ダイアフラム１０６が他の構造との接触から隔離され、ダイアフラム１０６の周囲の流体が上面１１０から頂面１１０の周りの閉じた周縁部１３８の全体に沿って下方に延びる各側面に横方向静水圧荷重力を加えることができるように、側面は上面１１０の全体の周囲に延びる。
【００１０】
検知素子１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４および１２６はそれぞれ、ダイアフラム１０６に対する変化に基づいて出力を提供する。いくつかの実施形態では、この出力は、検知素子１１８に接続された電気トレース１４０および１４２などの電気トレースを通して電流および／または電圧を印加することによって検知することができる抵抗またはキャパシタンスなどの電気特性である。例えば、検知素子がピエゾ抵抗素子である場合、電気トレースを使用して電流がピエゾ抵抗素子を通過し、ピエゾ抵抗検知素子の抵抗がピエゾ抵抗検知素子の電流または電圧出力に基づいて測定される。ピエゾ抵抗検知素子について説明したが、検知素子の他の例には、静電容量、光学式変位検知、圧電検知、および共振検知が可能である。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、ダイアフラム１０６およびベース１０２は両方とも、以下に記載されるような特定の特徴を提供するようにパターン化され、次いでダイシングまたはウェハから切断される等方性または異方性エッチング結晶シリコンウェハから形成される。他の実施形態では、ダイアフラム１０６は多結晶材料または非晶質材料の形態である。さらに、他の実施形態では、ダイアフラム１０６は、アルミナまたは石英、単一の元素金属、２つ以上の元素の金属合金、または複数の材料でできている。
【００１２】
図３および図４は、それぞれ２つの異なる実施形態を表す２つの圧力センサ３００および４００の断面図を提供する。図３において、圧力センサ３００は、ベース３０４上に配置されたダイアフラム３０２を含む。検知素子は、ダイアフラム３０２の上部外面３３４に存在するが、図３には見られないほど小さい。いくつかの実施形態によれば、ダイアフラム３０２およびベース３０４は両方とも、以下に記載されるような特定の特徴を提供するようにパターン化され、次いでウェハからダイシングまたは切断される等方性または異方性エッチングシリコンウェハから形成される。他の実施形態では、上述のもののような他の材料がダイアフラム３０２および／またはベース３０４に使用される。ベース３０４はエッチングされたペデスタル３０６を有し、これはパッケージおよび取り付けによって生じる応力が圧力センサ３００の動作に影響を与えないようにするための応力分離構造として作用する。ペデスタル３０６の底面３０８は、ダイアフラム３０２が圧力センサ３００の外側の他の構造との接触から隔離され、ハウジング３５０によって画定されたチャンバ３５２内の流体によって囲まれるようにハウジング３５０に取り付けられる。他の実施形態では、台座３０６は存在せず、ベース３０４の底面の角部１８０、１８２、１８４および１８６（図１）は、室温加硫（ＲＴＶ）接着剤の「ドット」を使用してハウジング３５０に取り付けられる。
【００１３】
ダイアフラム３０２は、ベース３０４とは反対側を向く上部外面３３４と、内部面３５３と、上面３３４の周りの閉じた周囲に沿って側面３３０および３３２のように上面３３４からベース３０４に向かって延びる側面とを有する。したがって、ダイアフラム３０２が他の構造との接触から隔離され、ダイアフラム３０２の周囲の流体が上面３３４の周りの閉じた周囲の全体に沿って下方に延びる各側面に横方向の静水圧を加えることができるように、側面は上面３３４の全体の周囲に延びる。
【００１４】
内面３５３は、中央ボス３１９と、ボスアーム３２５および３２７と、取付面または取付面３１２を有する接合部３１０とを含む隆起外周とを含む。取付面３１２は、接着層３１４によってベース３０４に接合されている。一実施形態では、接合層３１４は、しばしば「フリット」と呼ばれる高温ガラスベースの接合材料である。接合部または取り付け部３１０は、ダイアフラム３０２の内部部分３１８に対してベース３０４に向かって突出している。
【００１５】
ボス３１９、３２５、３２７のそれぞれの高圧接触部３２０、３２１、３２３は、内側部分３１８からベース３０４に向かって突出し、それぞれの間隙３２２、３３３、および３３５によってベース３０４の高圧接触部３２４、３２９、３３１から分離されている。第１の圧力範囲にわたって、高圧接触部３２０、３２１および３２３はベース３０４と接触せず、ダイアフラム３０２上の感知素子は、側面３３０、３３２およびダイアフラム３０２の上部３３４への印加圧力の変化と共に単調な第１の変化率を提供する。圧力閾値を超えると、１つ以上の高圧接触部３２０、３２１、３２３がそれぞれ１つ以上の高圧接触点３２４、３２９、３３１でベース３０４と接触する。この接触の後、ダイアフラム３０２の一部は二次撓み可能領域として作用し、静水圧荷重の増大と共に撓み続ける。増加した圧力の関数としての感知素子の出力の変化率は接触後に変化し、接触前の変化率よりも小さくなる。しかしながら、いくつかの実施形態では、検知素子の出力の変化は、ダイアフラム３０２とベース３０４との間の接触後でさえも単調なままである。
【００１６】
いくつかの実施形態によれば、ギャップ３２２、３３３、および３３５の厚さは、高圧接触部分３２０、３２１、および３２３が取り付け部分３１０の外面３１２と同じ高さになるように、接合層３１４の厚さによって制御される。
【００１７】
図４の圧力センサ４００は、ベース４０４の上に配置されたダイアフラム４０２を含む。検知素子は、ダイアフラム４０２の上部外面４３４に配置されているが、図４には見られないほど小さい。いくつかの実施形態によれば、ダイアフラム４０２およびベース４０４は両方とも、以下に記載されるような特定の特徴を提供するようにパターン化され、次いでウェハからダイシングまたは切断される等方性または異方性エッチングシリコンウェハから形成される。他の実施形態では、上述のもののような他の材料がダイアフラム４０２および／またはベース４０４に使用される。ベース４０４は、エッチングされた台座４０６を有し、これはパッケージおよび取り付けによって生じる応力が圧力センサ４００の動作に影響を及ぼさないようにするための応力隔離構造として機能する。ペデスタル４０６の底面４０８は、ダイアフラム４０２が圧力センサ４００の外側の他の構造との接触から隔離され、ハウジング４５０によって画定されたチャンバ４５２内の流体によって囲まれるように、ハウジング４５０に取り付けられる。
【００１８】
ダイアフラム４０２は、ベース４０４とは反対側を向く上部外面４３４と、ベース４０４を向く内面４５３と、上面４３４の周りの閉じた周縁に沿って上面４３０からベース４０４に向かって延びる側面４３０、４３２とを有する。したがって、ダイアフラム４０２が他の構造との接触から隔離され、ダイアフラム４０２の周囲の流体が上面４３４の全体に沿って下方に延びる各側面に横方向の静水圧を加えることができるように、側面は上面４３４の全体の周囲に延びる。
【００１９】
内面４５３は、中央ボス４１９、ボスアーム４２５および４２７、および取り付け面または取り付け面４１２を有する接合部４１０を含む隆起外周を含む。取り付け面４１２はベース４０４に接合されている。接合部または取り付け部４１０は、ダイアフラム４０２の内部部分４１８に対してベース４０４に向かって突出している。
【００２０】
ボス４１９、４２５および４２７の高圧接触部４２０、４２１および４２３はそれぞれ、内部部分４１８からベース４０４に向かって突出しており、それぞれの間隙４２２、４３３、および４３５によってベース４０４の高圧接触部４２４、４２９および４３１から分離されている。第１の圧力範囲にわたって、高圧接触部分４２０、４２１および４２３はベース４０４と接触せず、ダイアフラム４０２上の検知素子は、側面４３０、４３２およびダイアフラム４０２の上面４３４への印加圧力の変化に伴って単調な第１の変化率を提供する。圧力閾値を超えると、１つまたは複数の高圧接触部４２０、４２１および４２３が、１つまたは複数の高圧接触部４２４、４２９および４３１でそれぞれベース４０４と接触する。この接触の後、ダイアフラム４０２の一部は二次撓み可能領域として作用し、静水圧荷重の増大と共に撓み続ける。増加した圧力の関数としての感知素子の出力の変化率は接触後に変化し、接触前の変化率よりも小さくなる。しかしながら、いくつかの実施形態では、検知素子の出力の変化は、ダイアフラム４０２とベース４０４との間の接触後でさえも単調なままである。
【００２１】
図４の圧力センサ４００においては、図４を参照すると、図３のセンサ３００内の結合層３１４および３１６が除かれ、ダイアフラム３０２の代わりに、ボス４１９、４２５および４２７を短くしたダイアフラム４０２が使用される。高圧接触部４２０、４２１、および４２３は、図３の内側部分３１８から突出している高圧接触部３２０、３２１、および３２３ほどにはダイアフラム４０２の内側部分４１８から突出していない。結果として、高圧接触部４２０、４２１、４２３は、ベース４０４の高圧接触部４２４、４２９、４３１とダイアフラム４０２の高圧接触部４２０、４２１、４２３との間に間隙４２２、４３３、４３５を提供するように、取り付け面４１２に対して凹んでいる。
【００２２】
図４の実施形態では、ダイアフラム４０２は、例えば溶融接合、陽極接合、シリコン合金接合、または金属はんだ接合などのプロセスを介してベース４０４に接合される。陽極接合を使用する実施形態では、ダイアフラムはシリコンから作られ、ベースはイオン性アルカリガラスから作られる。
【００２３】
図５〜図９は、様々な実施形態においてダイアフラム１０６として使用することができる様々なダイアフラムの底面図を提供する。
【００２４】
図５は、ダイアフラム５００の底面図であり、ダイアフラム５００は、ダイアフラム５００の周囲に延在し、図４および図５の取り付け部分３１０、３４０、および４１０などの取り付け部分または接着部分を提供する隆起周辺部５０２を含む。ダイアフラムをベースに取り付けるため４つの隆起したボスアーム５０４、５０６、５０８および５１０は隣接しており、周辺部５０２のそれぞれの部分からダイアフラム５００の内部に向かって延びている。特に、ボスアーム５０４、５０６、５０８、および５１０のそれぞれは、隆起外周部５０２のそれぞれの内側から内側に延びる。隆起した中央ボス５１２はダイアフラム５００の中心に中心がある。周辺部５０２、隆起ボスアーム５０４、５０６、５０８および５１０、ならびに隆起中央ボス５１２は、凹部５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４、５２６および５２８によって画定される。少なくとも１つの凹部は、中央ボス５１２と周辺部５０２との間にある。各ボスアーム５０４、５０６、５０８および５１０は幅５３０を有し、これはボスアーム５０６の側縁５３２などのボスアームの側縁に対して垂直な方向に沿ったボスアームを横切る距離の尺度を提供する。
【００２５】
各ボスアームが周辺部５０２から延在する場合、２つの凹部が、ボスアーム５０６用の凹部５１６および５２４によって形成された内部角部５３４および５３６などのそれぞれの内部角部を形成する。各内角は、ボスアームの側面と周辺部５０２のそれぞれの部分とから形成されている。例えば、内側角部５３６は、ボスアーム５０６の側面５３２から、そして外周部５０２の部分５３８から形成される。本明細書で使用される内部コーナーは、コーナーを画定する２つの側面が、それらの側面を分離する凹部を横切って測定したときに１８０°未満の間隔であるコーナーである。図５において、ボスアーム５０４、５０６、５０８、および５１０のそれぞれは、ボスアームが周辺部５０２と連続し、周辺部５０２から延びる位置に、２つのそれぞれの内部コーナーを有する。各対の内部角はボスアームの幅に等しい距離だけ隔てられている。したがって、内部角部５３４および５３６は、ボスアーム５０６とボスアーム５０６の幅５３０に等しい距離とによって分離されている。図５において、ボスアーム５０４、５０６、５０８、および５１０のそれぞれは、他の隆起特徴部から分離されたボスアーム５０６の端部５４０などの端部を有する。
【００２６】
ボスアームはそれぞれ周縁部５０２と隣接してそこから延びているので、ダイアフラム５００の凹部はどれも、隔膜の一方の側の周縁から隔膜の反対側の周縁の別の部分まで延びていない。例えば、凹部５１４および５２２は、外周部５０２の第１の側面から延びるがボスアーム５０６で終わる。凹部５１４および５２２がボスアーム５０６を通って延びるように長くされ、それによってボスアーム５０６を短くし、凹部５１４と５２２との間に新しいアイランドボスを形成する場合、アイランドボスは図５に示すダイアフラム５００の応力集中点よりはるかに高い応力集中点を有する。このように、ダイアフラム５００は、ボスアームが隆起周縁部５０２に隣接してそこから延びるので、より低い応力集中点を有するダイアフラムを提供する。
【００２７】
図６は、第２の実施形態の下のダイアフラム６００の底面図を提供する。ダイアフラム６００は、隆起外周部６０２、隆起ボスアーム６０４、６０６、６０８および６１０、ならびに隆起中央ボス６１２を含む。隆起ボスアームおよび隆起中央ボスはそれぞれ、図３および図４に示すように、ベース上の高圧接触領域の上に位置決めされて整列する。ボスアーム６０４、６０６、６０８および６１０のそれぞれは、一方の脚が隣接し、外周６０２からダイアフラム６００の内部に向かって延びる２本の脚と、２本の脚の間を曲がって隣接する中央ボス６１２から延びている。例えば、ボスアーム６０６は、２本の脚の間に回転６１８を有する脚６１４および６１６を含む。ボスアーム６０４、６０６、６０８、および６１０の脚部は、それぞれの内側面または隆起外周部６０２から延びる。これに関連して、中央ボス６１２は、ボスアームが隣接しているという別の隆起特徴として作用する。
【００２８】
ボスアーム６０４、６０６、６０８および６１０ならびに中央ボス６１２は、凹部６２０、６２２、６２４、６２６、６２８、６３０、６３２および６３４の集まりによって画定される。図６に示すように、少なくとも１つの凹部は、中央ボス６１２と周辺部６０２との間に配置されている。
【００２９】
凹部は各ボスアームに対して２つの内側隅部を画定する。例えば、凹部６２４は内部角部６４０を画定し、凹部６２６は内部角部６４２を画定する。各内角は、ボスアームの側面と周辺部６０２のそれぞれの部分から形成されている。例えば、内部角部６４２は、ボスアーム６０６の側面６５０と周囲部６０２の部分６５２とから形成されている。本明細書で使用される内部コーナーは、コーナーを画定する２つの側面が、それらの側面を分離する凹部を横切って測定したときに１８０°未満の間隔であるコーナーである。図６において、ボスアーム６０４、６０６、６０８および６１０のそれぞれは、ボスアームが周辺部６０２に隣接しかつ周辺部６０２から延びる位置に２つのそれぞれの内部角を有する。各対の内部角はボスアームの幅に等しい距離だけ隔てられている。したがって、内部角部６４０および６４２は、ボスアーム６０６とボスアーム６０６の幅６４４に等しい距離とによって分離されている。
【００３０】
図７は、第３実施形態を表すダイアフラム７００の底面図である。ダイアフラム７００は、隆起外周部７０２、隆起ボスアーム７０４、７０６、７０８および７１０、ならびに隆起中央ボス７１２を含む。隆起ボスアームおよび隆起中央ボスはそれぞれ、図３および図４に示すように、ベース上の高圧接触領域の上に位置決めされて整列する。ボスアーム７０４、７０６、７０８、および７１０のそれぞれは、周辺部７０２と隣接し、ダイアフラム７００の内部に向かって延びる。特に、ボスアーム７０４、７０６、７０８、および７１０のそれぞれは、隆起外周部７０２のそれぞれの内側から内側に延びる。さらに、各ボスアーム７０４、７０６、７０８、および７１０は、他のボスアームと交差している。例えば、ボスアーム７０４はボスアーム７０６と交差し、ボスアーム７０６はボスアーム７０８と交差する。従って、全てのボスアームは互いに隣接している。これに関連して、ボスアームのそれぞれは、ボスアームのうちの１つが隣接しているという別の隆起した特徴である。
【００３１】
ボスアームおよび中央ボス７１２は、凹部７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、７２４、７２６および７２８などの凹部によって画定される。図７に示すように、少なくとも１つの凹部は、中央ボス７１２と隆起外周部７０２との間にある。窪みは、ボスアームが隆起した外周部７０２から延びる場所で、ボスアーム７０４、７０６、７０８、および７１０のそれぞれに対して２つの内部コーナーを画定する。例えば、凹部７１６および７１４は、それぞれボスアーム７０６のための内部角部７４０および７４２を画定する。各内角は、ボスアームの側面と周辺部７０２のそれぞれの部分から形成されている。例えば、内部角部７４２は、ボスアーム７０６の側面７５０と周囲部７０２の部分７５２とから形成される。本明細書で使用される内部コーナーは、コーナーを画定する２つの側面が、それらの側面を分離する凹部を横切って測定したときに１８０°未満の間隔であるコーナーである。図７において、ボスアーム７０４、７０６、７０８および７１０のそれぞれは、ボスアームが周辺部７０２に隣接しかつそこから延びる位置に２つのそれぞれの内部コーナーを有する。各対の内部角はボスアームの幅に等しい距離だけ隔てられている。したがって、内部隅部７４０および７４２は、ボスアーム７０６とボスアーム７０６の幅７４６に等しい距離とによって分離されている。
【００３２】
図８は、さらなる実施形態によるダイアフラム８００の底面図を提供する。ダイアフラム８００は、隆起外周部８０２、隆起ボスアーム８０４、８０６、８０８、および８１０、ならびに隆起中央ボス８１２を含む。隆起ボスアームおよび隆起中央ボスはそれぞれ、図３および図４に示すように、ベース上の高圧接触領域の上に位置決めされて整列する。ボスアーム８０４、８０６、８０８、および８１０のそれぞれは、隆起した周辺部８０２の２つの別々の部分から延びており、それらと連続している。例えば、ボスアーム８０４は、隆起部周辺部８０２の部分８１４と隣接し、隆起部周辺部８０２の部分８１６から周辺部８０２の反対側の内側に延びている。さらに、各ボスアームは他の２つのボスアームと交差し、したがって２つの追加のボスアームと連続している。例えば、ボスアーム８０６は、ボスアーム８０４および８０８と交差して隣接している。これに関連して、ボスアームが交差する２つのボスアームは、ボスアームが隣接する他の隆起した特徴である。
【００３３】
ボスアーム８０４、８０６、８０８、８１０および中央ボス８１２は、凹部８２０、８２２、８２４、８２６、８２８、８３０、８３２、８３４、８３６、８３８、８４０および８４２によって画定されている。図８に示すように、これらの凹部のうちの少なくとも１つは、中央ボス８１２と隆起部周囲８０２との間にある。
【００３４】
各ボスアームが隆起した外周部８０２から延在する場合、ボスアームを画定する凹部もまた２つの内角を画定する。例えば、隆起部８０２の部分８６０で凹部８２４が内角８５０を画定し、凹部８２２がボスアーム８０６の内角８５２を画定し、凹部８２８が内角８５４を画定し、凹部８３０が高くされた周囲８０２の第２の部分８６２で内角８５６を画定する。各内角は、ボスアームの側面と周囲８０２のそれぞれの部分から形成されている。例えば、内側角部８５２は、ボスアーム８０６の側面８６４と周囲部８０２の部分８６０から形成されている。本明細書で使用される内部コーナーは、コーナーを画定する２つの側面が、それらの側面を分離する凹部を横切って測定したときに１８０°未満の間隔であるコーナーである。図８において、各ボスアーム８０４、８０６、８０８および８１０は、二対のそれぞれの内部角を有し、各対はボスアームが周囲８０２に隣接しかつそこから延びる位置にある。各対の内部角はボスアームの幅に等しい距離だけ隔てられている。したがって、内側角部８５０および８５２は、ボスアーム８０６とボスアーム８０６の幅８７０に等しい距離とによって分離されている。
【００３５】
図９は、さらなる実施形態の下のダイアフラム９００の底面図を提供する。ダイアフラム９００は、隆起外周部９０２、隆起ボスアーム９０４、９０６、９０８、および９１０、ならびに隆起中央ボス９１２を含む。隆起ボスアームおよび隆起中央ボスはそれぞれ、図３および図４に示すように、ベース上の高圧接触領域の上に位置決めされて整列する。各ボスアームは、ボスアーム９０６の脚部９１４、９１６および９１８のような３本の脚部を含む。脚部９１４は、隆起部周囲９０２の第１の部分９２０から延びてそれと連続しており、脚部９１８は、隆起部周囲９０２の第２の部分９２２と連続してそこから延びており、脚部９１６は、脚部９１４と９１８を接続する。第１の部分９２０および第２の部分９２２は、隆起部周囲９０２の同じ内側にある。各ボスアームはまた、ボスアーム９０６のターン９２４および９２６のように２つのターンを含み、ターン９２４は脚部９１４と脚部９１６との間にあり、ターン９２６は脚部９１６と脚部９１８との間にある。ボスアーム９０４、９０６、９０８、９１０および中央ボス９１２は、複数の凹部９２８、９３０、９３２、９３４、９３６、９３８、９４０、９４２、９４６、９４８、９５０および９５２によって画定されている。図９に示すように、少なくとも１つの凹部は、中央ボス９１２と隆起外周部９０２との間にある。ボスアームが隆起周縁部９０２から延びる各位置において、２つの凹部が２つのそれぞれの内部隅部を画定する。例えば、凹部９３２はボスアーム９１０のための内角９６０を画定し、凹部９４２は内角９６２を画定する。各内角は、ボスアームの側面と周辺部９０２のそれぞれの部分から形成される。例えば、内側角部９６２は、ボスアーム９１０の側面９６８と周囲部９０２の部分９７０とから形成される。ここで使用される内部コーナーは、コーナーを画定する２つの側面が、それらの側面を分離する凹部を横切って測定したときに１８０°未満の間隔であるコーナーである。図９において、各ボスアーム９０４、９０６、９０８および９１０は、２対のそれぞれの内部コーナーを有し、各ペアはボスアームが周縁部９０２と隣接しかつそこから延びる位置にある。各対の内部角はボスアームの幅に等しい距離だけ隔てられている。したがって、内側角部９６０および９６２は、ボスアーム９１０とボスアーム９１０の幅９６４に等しい距離とによって分離されている。
【００３６】
図５〜図９に示す例示的なダイアフラムは、以下のものを含む。他の実施形態では、ボスアームは湾曲していてもよく、および／または中央ボスは円形であってもよい。さらに、全てのボスは隆起部の周囲と同じレベルにあるように示されているが、他の実施形態では１つ以上のボスは隆起部に対して異なるレベルにあってもよく、さらなる実施形態では１つ以上のボスは１つ以上である。ボスは他のボスとは異なるレベルにあってもよい。さらに、ベースは、互いに対して様々な高さにある隆起接触領域を含むことができる。
【００３７】
図１０は、いくつかの実施形態による上述の圧力センサが使用されるプロセス制御システムの一部の斜視図である。図１０において、プロセス変数トランスミッタ１０００は、取付部材１０１６によってパイプセクション１０１２のプロセスカップリング１０１０に取り付けられている。
【００３８】
取り付け部材１０１６は、プロセスカップリング１０１０から隔離ダイアフラムアセンブリ１０３０まで延びる孔１０２０を含む。隔離ダイアフラムアセンブリ１０３０は、隔離キャピラリー１０３２内に運ばれる隔離流体からパイプセクション１０１２内のプロセス流体を隔離する隔離ダイアフラムを含む。隔離毛細管１０３２は圧力センサ１０３４に結合し、圧力センサ１０３４は上述の圧力センサのうちの１つの形態をとる。センサ１０３４は、絶対圧（真空に対する）またはゲージ圧（大気圧に対する）を測定し、電気出力１０３６を送信機回路１０３８に提供するように構成される。
【００３９】
送信機回路１０３８は制御室１００５と通信して、絶対圧およびゲージ圧などの１つまたは複数のプロセス変数を制御室１００５に提供する。送信機回路１０３８は、有線通信および無線通信の両方を含む様々な技術を使用して、抵抗１００５Ａおよび電源１００５Ｂとして示されている制御室１００５と通信することができる。１つの一般的な有線通信技術は、情報を搬送すると共に送信機１０００に電力を供給するために１対のワイヤが使用される２線式プロセス制御ループ１００３として知られているものを使用する。情報を送信するための１つの技術は、４ミリアンペアから２０ミリアンペアの間でプロセス制御ループ１００３を介して電流レベルを制御することによる。４〜２０ミリアンペアの範囲内の電流の値は、プロセス変数の対応する値にマッピングすることができる。デジタル通信プロトコルの例には、ＨＡＲＴ（標準４〜２０ｍＡアナログ信号に重畳されたデジタル通信信号からなるハイブリッド物理層）、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（１９９２年にアメリカ計器協会によって公布された全デジタル通信プロトコル）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓが含まれる。通信プロトコルなど。ＩＥＣ ６２５９１に準拠したＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）を含む無線周波数通信技術などの無線プロトコルも実施することができる。
【００４０】
要素は上記の別々の実施形態として示されまたは説明されてきたが、各実施形態の一部は上記の他の実施形態の全部または一部と組み合わせることができる。
【００４１】
主題は構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に定義された主題は必ずしも上述の特定の特徴または行為に限定されない。そうではなく、上記の特定の特徴および動作は、特許請求の範囲を実施するための形態の例として開示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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